24 Эму с продольным полем

. Электромашинным усилителем (ЭМУ) называется генератор постоянного тока, предназначенный для усиления по мощности сигналов, подаваемых на обмотку возбуждения. Обычный генератор тоже является ЭМУ, однако он не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к ЭМУ, так как не обладает достаточным быстродействием и имеет низкий коэффициент усиления. Для получения большого коэффициента усиления и малой инерционности схема обмоток и конструкция ЭМУ должны существенно отличаться от применяемых в обычных генераторах постоянного тока.

В системах автоматического регулирования ЭМУ нашли широкое применение. Они являются быстродействующими, дают весьма большое усиление, имеют значительную перегрузочную способность и обладают высокими технико-экономическими и эксплуатационными показателями. ЭМУ способен в значительных пределах сохранять пропорциональность между входным сигналом и выходной величиной. Мощность управления (входа) ЭМУ весьма мала. Мощность выхода усилителя, определяющую его габариты, называют мощностью усилителя. Усиление мощности в ЭМУ происходит за счет механической энергии первичного двигателя

Электромашинный усилитель продольного поля представляет собой генератор постоянного тока с несколькими обмотками возбуждения, одна из которых соединена по схеме самовозбуждения, обычно параллельного, в некоторых случаях последовательного или компаундного. Чтобы ЭМУ не мог самовозбуждаться, сопротивление обмотки самовозбуждения выбирают равным или большим критического. Магнитную систему выполняют слабонасыщенной, с небольшим магнитным сопротивлением. Обмотки независимого возбуждения ОУ называют обмотками управления.

Если ток в обмотках управления отсутствует, то характеристики холостого хода и обмотки возбуждения не пересекаются, так как α≥αкр, поэтому машина не возбуждается.

Характеристика холостого хода, т. е. зависимость выходного напряжения от величины сигнала при токе нагрузки I = 0, и внешняя характеристика при постоянной величине сигнала полностью совпадают с соответствующими характеристиками генератора независимого возбуждения.

При снятии внешней характеристики мощность возбуждения остается постоянной, поэтому коэффициент усиления равен нулю в точках холостого хода и короткого замыкания. По мере увеличения тока нагрузки коэффициент усиления растет и достигает максимальной величины, когда сопротивление внешней цепи равно сопротивлению цепи якоря, т. е. при значении напряжения, равном половине э. д. с. холостого хода. С дальнейшим увеличением тока нагрузки коэффициент усиления" уменьшается. Таким образом, в нормальных условиях электромашинный усилитель работает далеко от максимума А:у, приближаясь к нему при больших перегрузках.

26. Эму с поперечным полем

Электромашинный усилитель является элементом системы непрерывного регулирования, предназначенным для усиления электрических сигналов. Поэтому одной из основных характеристик его является коэффициент усиления мощности, равный отношению выходной электрической мощности Р2 к входной мощности Ру, т. е. ку = Р2/Ру.

Важным требованием к системе регулирования является возможно малое время передачи сигнала управления. Электромашинный усилитель обладает электромагнитной инерцией, обусловленной главным образом потоком возбуждения, которая увеличивает это время. Скорость протекания электромагнитных процессов в цепи с индуктивностью L и активным сопротивлением г характеризуется постоянной времени Т = L/r.

Основной запас электромагнитной энергии сосредоточен в поле возбуждения наиболее мощной ступени усиления, поэтому быстродействие многоступенчатого усилителя определяется постоянной времени выходной ступени.

С увеличением коэффициента усиления возрастает также и постоянная времени усилителя. Сопоставление усилителей с различным &у и Т производится по коэффициенту добротности &д = ку/Т.

Для повышения коэффициента усиления выполняют две ступени усиления. Простейшая схема двухступенчатого усилителя может состоять из двух генераторов независимого возбуждения. Эта схема стоит значительно дороже, чем одномашинный усилитель. Ее недостатком является большая инерционность, поэтому для целей автоматического регулирования она непригодна.

В ЭМУ поперечного поля обе ступени усиления объединены в одной машине. Первая ступень состоит из обмотки управления и якоря, который замкнут накоротко щетками, расположенными по геометрической нейтрали, В этой ступени усиления при вращении машины небольшая м. д. с. обмотки управления создает значительную поперечную реакцию якоря

Во второй ступени усиления на продольных щетках d — d возникает напряжение, которое создается э. д. с, индуктируемой в обмотке якоря при его вращении в поле, создаваемом м. д. С. поперечной реакции якоря Faq. Напряжение Uвых на щетках d — d является выходным. Таким образом, ЭМУ поперечного поля представляет собой одноякорный двухступенчатый усилитель, у которого поток второй ступени создается поперечной реакцией якоря первой ступени. Отсюда и название — усилитель поперечного поля.

41. системы саморегулирования дуги (АРДС)

Саморегулирование дуги - это свойство сварочной дуги при сварке плавящимся электродом с равномерной скоростью подачи при постоянных изменениях длины дуги (из-за отделения капель металла электрода) восстанавливать ее путем изменения скорости плавления электрода. Саморегулирование дуги вызывается тем, что скорость плавления электрода изменяется с изменением длины дуги: с увеличением длины дуги уменьшается скорость плавления электрода (чтобы не произошло разрыва дуги), с уменьшением длины дуги эта скорость увеличивается, чтобы не произошло короткого замыкания электродом.

При постоянной равномерной скорости подачи электрода случайное изменение длины дуги при горении вызывает изменение скорости плавления электрода, направленное на восстановление первоначальной длины дуги.

На быстроту процесса саморегулирования дуги влияет много факторов, но особо сильное и действенное влияние оказывает графическая форма электрической характеристики источника питания дуги. При ручной и автоматической сварке и сравнительно небольших плотностях сварочного тока (15-25 А/мм2) дуга должна гореть стабильно. Большие плотности сварочного тока (30- 200 А/мм2) существенно улучшают саморегулирование дуги.

Источник питания должен обеспечивать саморегулирование дуги. Если источник питания дуги не будет реагировать (отзываться) на отклонения в дуге и не обеспечит возможность ее саморегулирования, то случайное укорочение дуги приведет к короткому замыканию электродом, а удлинение - к обрыву дуги раньше, чем в процессе саморегулирования успевала восстановиться нормальная длина дуги.

При высоких плотностях тока саморегулирование дуги протекает наиболее интенсивно при пологих и жестких характеристиках источников питания дуги, а в некоторых случаях - при возрастающих характеристиках, когда напряжение возрастает с увеличением сварочного тока.

42.

43.В современных автоматах, как универсальных, так и специализированных, для стабилизации и регулирования длины дуги применяются автоматические регуляторы напряжения дуги (АРНД). Их работа основана на пропорциональности напряжения дуги длине столба дуги.

Главные требования к исполнительной части АРНД — отсутствие люфтов и малые моменты трогания. С этой целью нагрузку АРНД стремятся уменьшить до минимума: обычно на исполнительном механизме АРНД закрепляется лишь горелка. Важно также уменьшить момент инерции нагрузки, так что компактность расположения нагрузки АРНД, и особенно коммуникаций горелки, имеет большое значение.

Современные АРНД имеют чувствительность до 50 мВ и статическую погрешность 0,1 В (т. е. около 0,1 мм в пересчете на длину дуги при средних токах 100—150 А). Скорость отработки составляет 5—20 мм/с.

44.

45.Уровень металлической ванны можно регулировать, соответственно изменяя скорость подачи электрода (Vп), скорость сварки (Vсв) или Vп и Vсв одновременно. Однако применение регуляторов энергетических параметров, воздействующих на скорость Vп, а также вероятность появления возмущений по разделке шва, для компенсации которіх необходимо также изменять Vп, не позволяют в полной мере применять схемі регулирования уровня ванні путем воздействия на этот параметр. Значительно большие возможности имеет система регулирования уровня ванны путем воздействия на скорость Vсв перемещения аппарата вдоль сваримаемого шва. Непостоянство Vсв почти не отражается на режиме плавления электрода, в чем состоит основное преимущество такого способа регулирования.

Непосредственное получение информации об уровне металлической и шлаковой ванн производится следующими способами: термодатчиками; контактными датчиками; радиоактивными датчиками; индукционными датчиками.

1.Термодатчики

Наибольшее распространение получил способ контроля уровня ванны с применением дифференциальных термопар. К медному ползуну привариваются две константановые проволоки, образующие две встречно включенные термопары: константан – медь и медь-константан(рис.1). Один спай располагается несколько выше требуемого уровня металла, другой – ниже.

Результирующая э.д.с. термопар пропорциональна разности температур в местах спаев. Опытами установлено, что результирующая э.д.с. термопар равна нулю, когда уровень металлической ванны находится приблизительно посредине между точками приварки термопар. Разность двух термо - э.д.с. в дифференциальной схеме мала по величине и требует применения усилителей с высоким коэффициентом усиления. Результаты измерений в некоторой степени зависят также от толщины шлакового

гарнисажа, амплитуды колебаний электрода, расхода охлаждающей жидкости. Известны, дальнейшие усовершенствования этого метода: помещение автономного чувствительного термоэлемента внутри ползуна, изоляция его от расплавленной ванны и установка двух термоэлементов на разной высоте.

2.Контактные датчики

Способ измерения уровня металлической ванны с помощью контактного датчика, представляющего собой металлический щуп, является наиболее простым. Охлаждаемый водой вертикальный щуп помещается в зазор между свариваемыми изделиями на заданной высоте. Замыкание цепи щуп – изделие служит сигналом для управления процессом сварки. В другом случае щуп погружается в шлаковую ванну. Напряжение на щупе пропорционально длине шлакового промежутка ним и жидким металлом ванны. Оно становится равным нулю, когда щуп касается основного металла. Опыт показал, что такие простейшие щупы недостаточно надежны в эксплуатации и обладают большой погрешностью.

3.Радиоактивные датчики

Применение радиоактивных изотопов значительно облегчает измерение уровня металлической ванны, так как исключается непосредственный контакт измерительного устройства со шлаковой и металлической ваннами. Принцип работы основан на разнице в коэффициентах поглощения гамма-излучения расплавленными шлаками и металлом.

4.Индукционнык датчики

Принцип работы индуктивного (индукционного) датчика достаточно прост - определяется индуктивность замкнутого металлического контура. Если металлический предмет проходит сквозь контур или появляется вблизи него датчик срабатывает за счет изменения индуктивности.

После подачи напряжения питания, перед активной поверхностью бесконтактного индуктивного выключателя образуется электромагнитное поле, создаваемое катушкой индуктивности генератора. При внесении управляющего объекта в зону чувствительности индуктивного датчика, снижается добротность колебательного контура и соответственно амплитуда колебаний. Это вызывает срабатывание триггера и изменение коммутационного состояния индуктивного датчика. В качестве коммутационных элементов используются мощные рпр и прп транзисторы

46.

Автоматизация электрошлаковой сварки

Электрошлаковая сварка широко используется в промышленности для соединения металлов повышенной толщины: стали и чугуна различного состава , меди алюминия, титана и их сплавов. К преимуществам способа относится возможность сварки за один проход металла практически любой толщины, что не требует удаления шлака и соответствующей настройки сварочной установки перед сваркой и соответствующей настройки сварочной установки перед сваркой последующего прохода, как при других способах сварки. При этом сварку выполняют без снятия фасок на кромках. Для сварки можно использовать один или несколько проволочных электродов или электродов другого увеличенного сечения. В результате этого достигается высокая производительность и экономичность процесса, повышающиеся с ростом толщины свариваемого металла.

К недостаткам способа следует отнести то, что электрошлаковая сварка технически возможна при толщине металла более 16мм и за редкими исключениями экономически выгодна при сварке металла толщиной более 40мм. Способ позволяет сваривать только вертикальные швы. При сварке некоторых металлов образование в металле шва и околошовной зоны неблагоприятных структур требует последующей термообработки для получения необходимых свойств сварного соединения.

Основной особенностью эшс является отсутствие в ней электродугового процесса. Плавление электродного металла и кромок свариваемого изделия происходит за счет тепла, выделяемого в жидкой шлаковой ванне при прохождении электрического тока от электрода к изделию через расплавленный шлак.

Шлаковую ванну можно рассматривать как нелинейное активное сопротивление, зависящее от температуры расплавленного шлака, размеров и формы шлаковой ванны, размеров, относительного расположения и глубины погружения электродов в шлаковую ванну. Кривые тока и напряжения при сварке переменным током, зафиксированные осциллографом, представляют собой синусоиды, совпадающие по фазе. Нелинейность шлаковой ванны проявляется на действующих значениях тока и напряжения только при сравнительно медленном их изменении.

Тепловая инерция шлаковой ванны велика. Нагрев электрода происходит главным образом за счет контакта его с расплавленным шлаком. С увеличением скорости подачи электрода возрастают глубина погружения его в шлак и температура шлака, особенно в обьеме между торцом электрода и поверхностью металлической ванны, а также повышение температуры шлака приводят к возрастанию проводимости между электродом и металлической ванной и соответствующему увеличению тока.Особенность процесса ЭШС – возможность его устойчивого протекания при жестких и пологопадающих внешних характеристиках источников питания. При низком напряжении холостого хода уменьшается вероятность случайного возбуждения дуги между электродом и металлической ванной, упрощается настройка режима.

Другой важной особенностью процесса ЭШС является большая, чем при

дуговой сварке, взаимосвязанность параметров режима. Так, сварочный ток Iш

зависит не только от Uш, Vп, вылета электрода lв, но и от зазора δ между кромками

свариваемых деталей и скорости сварки. Однако все эти факторы оказывают слабое

влияние на Iш и главным регулирующим воздействием на сварочный ток считают скорость подачи электрода Vп.

Падение напряжения Uш зависит от глубины погружения электрода в шлак, равной разности ( lв – һэ ), удельного сопротивления шлака (ρш), сопротивления вылета электрода. Увеличение Uш сопровождается увеличение расстояния lш и уменьшением проводимости ванны. Избыток мощности идет на дополнительное расплавление основного металла. При снижении напряжения Uш величина lш уменьшается и проводимость ванны возрастает. Снижается средняя температура шлаковой ванны, что может привести к непроварам. При малых Uш возможен местный перегрев шлака и его вскипание, которое обычно сопровождается образованием дуги и нарушением процесса ЭШС. При заданном токе Iш напряжение Uш можно регулировать в значительных пределах изменением э.д.с. источника питания Еи.п или сопротивления сварочной цепи. Однако в последнем случае теряются преимущества, определяемые применением при ЭШС источников питания с жесткой характеристикой. Поэтому регулирование процесса ЭШС воздействием на сопротивление сварочной цепи не применяется.

Глубина ванны Нш определяется уровнем зеркала металлической ванны относительно ползунов. Воздействием на скорость Vп или на скорость перемещения ползунов Vсв можно регулировать уровень металлической ванны относительно ползунов и её глубину Нм. Для компенсации уменьшения величины Нш в результате вытекания из ванны части шлака могут использоваться системы дозирования флюса.

Остальные параметры режима либо нельзя регулировать в процессе сварки (зазор δ, площадь поперечного сечения электрода), либо они являются производными от сварочного тока, напряжения сварки и скорости подачи электродной проволоки. К точности воспроизведения поперечных колебаний электрода не предъявляются жесткие требования, поэтому стабилизация их с помощью автоматических устройств не производится.